矿井生产所需制冷量及降温系统的研究与应用

摘要

本文基于矿井风流网络解算的基础上,对不同热源进行分类,确定基本热源热计算公式。对不同性质的巷道进行了分析,确定了各类型巷道热计算公式。结合长城窝堡煤矿矿井生产实际,利用热计算公式计算得出矿井风流温度和工作面所需制冷量,为高温矿井的开拓系统改扩建,通风系统的选择,以及下一步的矿井降温工作提供依据。为了更直观的掌握高温矿井巷道温度的分布状况,运用计算机软件来模拟温度场的变化。本文运用CFD软件对工作面的温度场进行模拟,通过数值模拟的理论基础,模拟出了未设置任何矿井降温系统时九采区工作面风流温度分布,通过模拟结果和热计算公式计算结果相比较,证明了数值模拟的正确性与可行性。分别从非机械制冷降温和机械制冷降温两方面进行数值模拟,对空冷器和输冷管的降温效果进行了模拟,模拟结果显示空冷器降温效果较输冷管好。并且对空冷器安装在不同位置的降温效果进行了模拟,根据模拟效果得出了空冷器的合理安装位置。

目录

致谢

摘要

Abstract

1. 绪论

1.1 矿井高温的危害

1.1.1 矿井高温环境对生产的影响

1.1.2 矿井高温环境对煤矿工人的影响

1.2 国内外矿井降温研究现状

1.2.1 国外矿井降温研究现状

1.2.2 国内矿井降温研究现状

1.3 课题提出的意义

1.4 课题研究的主要内容

1.5 主要研究方法和技术路线

1.6 本章小结

2．矿井内热源分析及热计算

2.1 矿井主要热源

2.1.1 井巷围岩放热

2.1.2 矿井运输放热

2.1.3 矿用机电设备运转中放热

2.1.4 氧化放热

2.1.5 矿井水放热

2.1.6 其它热源放热

2.2 矿井各类型巷道热计算

2.2.1 井筒

2.2.2 水平与倾斜巷道

2.2.3 回采工作面

2.2.4 掘进工作面

2.2.5 机电硐室

2.3 本章小结

3 长城窝堡煤矿井巷温度及需冷量计算

3.1 长城窝堡煤矿概况

3.1.1 井田开拓

3.1.2 水平划分及大巷布置

3.1.3 井下运输与采煤方法

3.1.4 生产能力构成

3.1.5 恒温带与地温梯度

3.2 长城窝堡矿井巷温度计算

3.2.1 巷道节点

3.2.2 井筒风流温度计算

3.2.3 井底车场风流温度热计算

3.2.4 -900m 水平轨道石门风流温度热计算

3.2.5 -900m 水平带式输送机大巷

3.2.6 -890m 东翼轨道大巷

3.3 矿井工作面所需制冷量

3.3.1 工作面热计算

3.3.2 工作面入口温度计算

3.3.3 矿井工作面所需制冷量

3.4 本章小结

4. 矿井降温系统简介

4.1 矿井降温系统分类

4.1.1 非机械制冷降温技术

4.1.2 机械制冷降温技术

4.2 长城窝堡矿矿井井下制冷系统的确定

4.3 制冷设备的选择

4.3.1 空冷器的选择

4.3.2 输冰（冰水混合物）管选择

4.4 本章小结

5. 降温方案模拟

5.1 数值模拟方法介绍

5.1.1 基本控制方程

5.1.2 CFD 的求解过程

5.2 模型建立

5.2.1 巷道几何模型

5.2.2 巷道数学模型

5.2.3 边界条件

5.3 方案模拟

5.3.1 降温前温度分布

5.3.2 改变风量后降温效果模拟

5.3.3 空冷器降温效果模拟

5.3.4 输冷管降温效果模拟

5.4 降温方案比较与选取

5.5 本章小结

结论

参考文献

作者简历

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